一種基於dsp的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路的製作方法
2023-05-02 14:58:26 1
專利名稱：一種基於dsp的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及大功率直流開關電源技術領域，具體涉及一種基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路。
背景技術：
目前，在許多行業各種大功率電源的需求日益增加，尤其是一些大功率直流電源的需求。但是，直流電源模塊容量有限，常採用多模塊並聯運行，其輸出能量是模塊輸出的數倍，提高了直流電源的功率等級，同時多模塊並聯工作使系統具有一定的冗餘度，使整個系統的可靠性有了很大提高。多模塊並聯運行不僅使直流電源具有更大的功率和可靠性，而且還具有良好的通用性，可以根據需要靈活組合成各種功率的系統。在這種情況下，現在一般採用完全獨立的電源模塊並聯輸出來擴展功率，這樣模塊之間互相獨立，互不幹擾，利於電源的維護和長期運行，但是控制較為複雜，連線較多，並且在要求電源的動態性能和同步性較高的場合，獨立的電源模塊難以達到較高的要求，尤其在非恆流輸出模式時，對電源的一致性及動態性能要求更高，一般的模塊並聯難以達到要求。
發明內容
本發明的目的在於提供基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路電路，以解決現有直流電源並聯中電路複雜、控制繁瑣、動態性能差、電源同步較難等問題。本發明對PWM信號進行復用，即多個全橋逆變器共用兩路PWM信號，節省了 DSP的PWM輸出信號。本發明為達到上述目的，所採用的技術方案如下
一種基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，包括DSP處理器電路、PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；其中所述DSP處理器電路與PWM復用及跳閘保護電路連接,所述PWM復用及跳閘保護電路順次與PWM驅動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接；所述PWM復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接。所述全橋逆變器採用有限雙極性控制方式，所需的4路PWM信號由DSP處理器電路產生，並經PWM驅動電路放大到足以驅動功率器件開關。所述4路PWM信號中第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL為固定PWM信號，第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL驅動橋臂為全橋逆變器第一橋臂；第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L為脈寬可調的PWM信號，第三路PWM信號PWM2H和第四路PWM信號PWM2L驅動橋臂為全橋逆變器第二橋臂。所述第一路PWM信號PWMlH與第二路PWM信號PWMlL成180°互補方波，第三路PWM信號PWM2H與第四路PWM信號PWM2L成180°互補方波；第一路PWM信號PWMlH和第四路PWM信號PWM2L的上升沿一致，第二路PWM信號PWMlL和第三路PWM信號PWM2H的上升
沿一致。所述DSP處理器電路通過調節第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L的脈寬來控制電源模塊的輸出大小。所述PWM復用及跳閘保護電路對DSP處理器電路產生的固定PWM信號第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL進行復用，即多個全橋逆變器均有一個橋臂採用第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL驅動，另外一個橋臂均採用各自獨立的脈寬可調的PWM信號。所述PWM復用及跳閘保護電路由四個雙輸入與門和一個D觸發器構成，四個雙輸入與門的第一輸入端均與D觸發器的輸出端Q連接，第一雙輸入與門的第二輸入端接第一路PWM信號PWM1H，第二雙輸入與門的第二輸入端接第二路PWM信號PWM1L，第三雙輸入與門的第二輸入端接第三路PWM信號PWM2H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第四路PWM信號PWM2L。所述D觸發器的時鐘輸入端CLK均和DSP的一個IO 口連接；D觸發器的輸入端D與清零端CLR連接，並與跳閘保護信號輸入連接連接；D觸發器的輸出端Q還與DSP處理器電路連接，用於產生跳閘保護信號輸出；跳閘保護信號的鎖定控制由DSP的IO 口控制，即當跳閘保護信號輸入為低電平時，D觸發器的清零端CLR為低電平，D觸發器Q端為低電平，四個雙輸入與門鎖定4路PWM信號為低電平，當跳閘保護信號輸入恢復為高電平時，D觸發器Q端仍然保持低電平，在該PWM信號周期內無論跳閘保護信號輸入變化與否，D觸發器的輸出端Q都維持低電平直到DSP的IO 口產生下一個上升沿時，D觸發器Q端才會根據輸入端D變化，因此實現了跳閘保護信號輸出的鎖定控制。相對於現有技術方案，本發明的有益效果是
1、電路簡單實用，對PWM信號進行了復用，一定數量的PWM信號可以驅動更多的全橋逆變器，擴展DSP處理器電路的PWM信號控制，節約了控制成本；
2、控制方法簡單，在一個DSP內實現了多模塊電源並聯，省略了模塊之間的通訊及中央監控系統。3、由於採用同一個DSP控制多個全橋拓撲電路，系統動態性能、一致性、同步性完全一致，適合各種場合應用。
圖1為實施例的基於DSP的移相全橋電源模塊並聯電路簡 圖2為實施例的有限雙極性控制的PWM驅動信號示意 圖3為實施例的全橋逆變器電路 圖4為實施例的PWM復用及跳閘保護電路圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施做進一步的詳細敘述。如圖1所示，基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路電路，包括DSP處理器電路、三路相同的電源電路；所述三路相同的電源電路每路包括PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；所述DSP處理器電路與三路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路連接，每路電源電路的P麗復用及跳閘保護電路順次與PWM驅動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接，PWM復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接；三路電源電路的輸出整流濾波電路正極連接在一起，負極連接在一起，形成並聯輸出模式。全橋逆變器採用有限雙極性控制方式，DSP處理器電路產生8路PWM信號，並經PWM驅動電路放大到足以驅動功率器件開關。所述8路PWM信號中第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL成180°互補方波，第三路PWM信號PWM2H與第四路PWM信號PWM2L成180°互補方波，第五路PWM信號PWM3H和第六路PWM信號PWM3L成180°互補方波，第七路PWM信號PWM4H和第八路PWM信號PWM4L成180°互補方波；其中第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL為固定PWM信號，其驅動橋臂為每路電源電路中的全橋逆變器第一橋臂，即每路電源電路中的全橋逆變器第一橋臂的第一路PWM信號PWM1H、第二路PWM信號PWMlL分別連接在一起；第三路PWM信號PWM2H和第四路PWM信號PWM2L驅動橋臂為第一路電源電路的全橋逆變器第二橋臂，第五路PWM信號PWM3H和第六路PWM信號PWM3L驅動橋臂為第二路電源電路的全橋逆變器第二橋臂，第七路PWM信號PWM4H和第八路PWM信號PWM4L驅動橋臂為第三路電源電路的全橋逆變器第二橋臂；所述第三路至第八路PWM信號脈寬可調。如圖2所示，所述每路電源電路的其餘兩路PWM信號上升沿分別與第一路PWM信號PWMlH或第二路PWM信號PWMlL —致；以第一路電源電路為例，第一路PWM信號PWMlH和第四路PWM信號PWM2L的上升沿一致，第二路PWM信號PWMlL和第三路PWM信號PWM2H的
上升沿一致。如圖3所示，全橋逆變器由第一開關管Q1、第二開關管Q2、第三開關管Q3、第四開關管94和第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4、漏感L組成；其中第一開關管Q1由第一路PWM信號PWMlH驅動、第二開關管Q2由第二路PWM信號PWMlL驅動、第三開關管Q3由第三路PWM信號PWM2H驅動、第四開關管Q4由第四路PWM信號PWM2L驅動；第一開關管Q1和第二開關管Q2所在橋臂為第一橋臂，第三開關管Q3和第四開關管Q4所在橋臂為第二橋臂。所述DSP處理器電路通過調節第三路至第八路PWM信號的脈寬來控制各電源模塊的輸出大小。PWM復用及跳閘保護電路對DSP處理器電路產生的固定PWM信號第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL進行復用，即三路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路共用第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWM1L。如圖4所示，每路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路均由四個雙輸入與門和一個D觸發器構成，四個雙輸入與門的第一輸入端均與D觸發器的輸出端Q連接；每路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第一雙輸入與門的第二輸入端接第一路PWM信號PWM1H，第二雙輸入與門的第二輸入端接第二路PWM信號PWMlL ;第一路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第三雙輸入與門的第二輸入端接第三路PWM信號PWM2H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第四路PWM信號PWM2L ;第二路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第三雙輸入與門的第二輸入端接第五路PWM信號PWM3H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第六路PWM信號PWM3L ;第三路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第三雙輸入與門的第二輸入端接第七路PWM信號PWM4H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第八路PWM信號PWM4L。每路電源電路的D觸發器的時鐘輸入端CLK均和DSP的一個IO 口連接；D觸發器
的輸出端0懸空，預置端PR接地；D觸發器的輸入端D與清零端CLR連接，並與跳閘保護信號輸入連接連接；D觸發器的輸出端Q還與DSP處理器電路連接，用於產生跳閘保護信號輸出；跳閘保護信號的鎖定控制由DSP的IO 口控制，即當跳閘保護信號輸入為低電平時，D觸發器的清零端CLR為低電平，D觸發器Q端為低電平，四個雙輸入與門鎖定4路PWM信號為低電平，當跳閘保護信號輸入恢復為高電平時，D觸發器Q端仍然保持低電平，在該PWM信號周期內無論跳閘保護信號輸入變化與否，D觸發器的輸出端Q都維持低電平直到DSP的IO口產生下一個上升沿時，D觸發器Q端才會根據輸入端D變化，因此實現了跳閘保護信號輸出的鎖定控制。上述電路中的雙輸入與門可以採用其他能鎖定輸出的雙輸入或多輸入與門，或門，與非門及或非門等可以通過一個輸入信號鎖定輸出的邏輯門電路組成，甚至可以通過CPLD，FPGA等硬體實現。可見，上述基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，多個PWM復用及跳閘保護電路有兩路PWM信號共用，也就是多個全橋逆變器有兩路PWM信號共用，即多個全橋逆變器的兩路PWM信號連接在一起，每個全橋逆變器只有另外2路PWM信號是獨立的，節省了 DSP處理器的PWM輸出信號。本領域技術人員可以在不違背本發明的原理和實質的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者採用類似的方式替代，但是這些改動均落入本發明的保護範圍。因此本發明技術範圍不局限於上述實施例。
權利要求
1.一種基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於包括DSP處理器電路、PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；其中所述DSP處理器電路與PWM復用及跳閘保護電路連接，所述PWM復用及跳閘保護電路順次與PWM驅動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接；所述？麗復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接。
2.根據權利要求1所述的基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述全橋逆變器採用有限雙極性控制方式，全橋逆變器所需的4路PWM信號由DSP處理器電路產生，並經PWM驅動電路放大到足以驅動功率器件開關。
3.根據權利要求2所述的一種基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述4路PWM信號中第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL為固定PWM信號，第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL驅動橋臂為全橋逆變器第一橋臂；第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L為脈寬可調的PWM信號，第三路PWM信號PWM2H和第四路PWM信號PWM2L驅動橋臂為全橋逆變器第二橋臂。
4.根據權利要求3所述的基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述第一路PWM信號PWMlH與第二路PWM信號PWMlL成180 °互補方波，第三路PWM信號PWM2H與第四路PWM信號PWM2L成180°互補方波；第一路PWM信號PWMlH和第四路PWM信號PWM2L的上升沿一致，第二路PWM信號PWMlL和第三路PWM信號PWM2H的上升沿一致。
5.根據權利要求3所述的基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述DSP處理器電路通過調節第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L的脈寬來控制電源模塊的輸出大小。`
6.根據權利要求3所述的基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述PWM復用及跳閘保護電路對DSP處理器電路產生的固定PWM信號:第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL進行復用，即多個全橋逆變器均有一個橋臂採用第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL驅動，另外一個橋臂均採用各自獨立的脈寬可調的PWM信號。
7.根據權利要求1所述的基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述PWM復用及跳閘保護電路由四個雙輸入與門和一個D觸發器構成，四個雙輸入與門的第一輸入端均與D觸發器的輸出端Q連接，第一雙輸入與門的第二輸入端接第一路PWM信號PWM1H，第二雙輸入與門的第二輸入端接第二路PWM信號PWM1L，第三雙輸入與門的第二輸入端接第三路PWM信號PWM2H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第四路PWM信號PWM2L。
8.根據權利要求7所述的基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，其特徵在於所述D觸發器的時鐘輸入端CLK均和DSP的一個IO 口連接；D觸發器的輸入端D與清零端CLR連接，並與跳閘保護信號輸入連接連接；D觸發器的輸出端Q還與DSP處理器電路連接，用於產生跳閘保護信號輸出；跳閘保護信號的鎖定控制由DSP的IO 口控制，即當跳閘保護信號輸入為低電平時，D觸發器的清零端CLR為低電平，D觸發器Q端為低電平，四個雙輸入與門鎖定4路PWM信號為低電平，當跳閘保護信號輸入恢復為高電平時，D觸發器Q端仍然保持低電平，在該PWM信號周期內無論跳閘保護信號輸入變化與否，D觸發器的輸出端Q都維持低電平直到DSP的IO 口產生下一個上升沿時，D觸發器Q端才會根據輸入端D變化，實現了跳閘保護信號輸出的鎖 定控制。
全文摘要
本發明公開了一種基於DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊並聯電路，包括DSP處理器電路、PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；DSP處理器電路與PWM復用及跳閘保護電路連接，PWM復用及跳閘保護電路順次與PWM驅動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接；PWM復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接。本發明的多個PWM復用及跳閘保護電路有兩路PWM信號共用，每個全橋逆變器只有另外2路PWM信號是獨立的，節省了DSP處理器的PWM輸出信號，擴展了DSP對多路有限雙極性控制的全橋電路，實現有限雙極性控制全橋拓撲電路的並聯輸出，擴展了輸出容量並節約了控制成本。
文檔編號H02M1/088GK103078507SQ20131001060
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月12日 優先權日2013年1月12日
發明者杜貴平 申請人:華南理工大學